Na samém začátku 20. století pracoval vynikající vynálezce srbského původu Nikola Tesla na bezdrátové možnosti přenosu energie, ale ani po století takový vývoj neobdržel rozsáhlé průmyslové aplikace. Hlavním způsobem, jak dodávat energii spotřebiteli, jsou stále kabelová a nadzemní elektrická vedení.
Elektrické vedení: účel a typy
Elektrické vedení je snad nejzákladnější součástí elektrických sítí, které je součástí systému energetických zařízení a zařízení, jehož hlavním účelem je přenos elektrické energie z elektráren, které ji vyrábějí (elektrárny), přeměny a distribuce (energetické rozvodny) na spotřebitele. Obecně se jedná o název všech elektrických vedení, která jsou mimo uvedená elektrická zařízení.
Historická poznámka: první vedení pro přenos energie (DC, 2 kV) bylo postaveno v Německu podle projektu francouzského vědce F. Depreuxe v roce 1882. To mělo délku asi 57 km a spojovalo města Mnichov a Miesbach.
Způsobem instalace a uspořádání se oddělují kabelová a vnější vedení. V posledních letech, zejména pro zásobování energií megacity, byly vybudovány plynové izolované vedení. Používají se k přenosu vysokých kapacit v podmínkách velmi hustého rozvoje, aby šetřily oblast obsazenou elektrickými vedeními a zajišťovaly environmentální standardy a požadavky.
Kabelová vedení nacházejí uplatnění tam, kde je uspořádání vzduchu obtížné nebo nemožné technickými nebo estetickými parametry. Kvůli komparativní levnosti, lepší údržbě (v průměru je doba k odstranění nehody nebo poruchy 12krát méně) a vysokému výkonu, nadzemní elektrické vedení jsou nejvíce žádané.
Definice Obecná klasifikace
Elektrické nadzemní vedení (VLEP) - sada zařízení umístěných pod širým nebem a určená k přenosu elektřiny. Struktura venkovních vedení zahrnuje dráty, traverzy s izolátory, podpěry. Jako posledně jmenované mohou být v některých případech použity konstrukční prvky mostů, nadjezdů, budov a dalších konstrukcí. Při výstavbě a provozu nadzemních elektrických vedení a sítí se také používají různá pomocná zařízení (ochrana před bleskem, uzemňovací zařízení), přídavná a související zařízení (vysokofrekvenční a optická komunikace, meziobvody) a součásti označující součásti.
Podle povahy přenášené energie jsou nadzemní vedení rozdělena na střídavé a stejnosměrné sítě. Ty z důvodu některých technických obtíží a neefektivnosti nejsou rozšířené a používají se pouze k napájení specializovaných spotřebitelů: měniče stejnosměrného proudu, elektrolytické obchody, městské kontaktní sítě (elektrifikovaná vozidla).
Podle jmenovitého napětí jsou vedení nadzemního vedení obvykle rozdělena do dvou velkých tříd:
- Nízké napětí, napětí do 1 kV. Státní normy definují čtyři nominální hodnoty: 40, 220, 380 a 660 V.
- Vysoké napětí přes 1 kV. Zde je definováno dvanáct jmenovitých hodnot: vysoké napětí - od 3 do 35 kV, vysoké - od 110 do 220 kV, ultra vysoké - 330, 500 a 700 kV a ultra vysoké - nad 1 MV.
Poznámka: Všechny uvedené hodnoty odpovídají mezifázovému (lineárnímu) napětí třífázové sítě (šestfázové a dvanáctfázové systémy nemají závažné průmyslové rozložení).
Z GOELRO do UES
Následující klasifikace popisuje infrastrukturu a funkčnost nadzemního elektrického vedení.
Podle pokrytí území sítě se dělí:
- extrémně dlouhý (napětí nad 500 kV), určený k propojení regionálních energetických systémů;
- kmen (220, 330 kV), sloužící k jejich formování (propojení elektráren s rozvodnými zařízeními);
- distribuce (35 - 150 kV), jejímž hlavním účelem je dodávka elektřiny velkým spotřebitelům (průmyslová zařízení, zemědělský komplex a velká sídla);
- dodávka nebo dodávka (do 20 kV), zajišťování dodávek energie jiným spotřebitelům (městským, průmyslovým a zemědělským).
Vedení nadzemního vedení jsou důležitá při tvorbě Sjednoceného energetického systému země, jehož založení bylo položeno při realizaci plánu GOELRO (Státní elektrifikace Ruska) mladé Sovětské republiky asi před stoletím, aby byla zajištěna vysoká úroveň spolehlivosti dodávek energie, její odolnost proti poruchám.
Podle topologické struktury a konfigurace mohou být vedení vysokého napětí otevřená (radiální), uzavřená, se záložním (obsahujícím dva nebo více zdrojů) energie.
Podle počtu paralelních obvodů procházejících jednou trasou jsou linky rozděleny do jednoduchých, dvojitých a víceobvodových (obvod znamená úplnou sadu vodičů třífázové sítě). Pokud mají obvody různé jmenovité hodnoty napětí, pak se takové vysokonapěťové vedení nazývá kombinované. Řetězy lze namontovat jak na jednu podložku, tak i na jinou podložku. V prvním případě se samozřejmě zvyšuje hmotnost, rozměry a složitost podpory, ale ochranné pásmo linie se zmenšuje, což v hustě obydlených oblastech hraje někdy rozhodující roli při přípravě projektu.
Dále se používá oddělení venkovních vedení a sítí na základě výkonu neutrálů (izolované, pevně uzemněné atd.) A provozního režimu (standardní, nouzové, instalace).
Bezpečnostní zóna
Pro zajištění bezpečnosti, normální funkce, snadnou údržbu a opravy vedení vysokého napětí a pro zabránění zranění a úmrtí jsou podél tras zavedeny zóny se zvláštním způsobem použití. Bezpečnostní zóna nadzemního elektrického vedení je tedy pozemkový pozemek a vzdušný prostor nad ním, uzavřený mezi svislými rovinami, které jsou v určité vzdálenosti od vnějších vodičů. V bezpečnostních zónách zakázána práce zdvihacího zařízení, výstavba budov a staveb. Minimální vzdálenost od nadzemního elektrického vedení je určena jmenovitým napětím.
| Návrhové napětí, kV | Vzdálenost, m |
| až 1 | 2 |
| od 1 do 20 | 10 (pro izolované vodiče - 5) |
| 35 | 15 |
| 110 | 20 |
| 150; 220 | 25 |
| 330; 500; ± 400 (DCV) | 30 |
| 750 (ACV a DCV) | 40 |
| 1150 | 55 |
Při průchodu neslavnými vodními útvary odpovídá ochranná zóna vedení pro přenos energie nad hlavou podobným vzdálenostem a pro splavné vody se jeho velikost zvětšuje na 100 metrů. Směrnice navíc stanoví nejmenší odstranění vodičů z povrchu Země, průmyslových a obytných budov, stromů. Je zakázáno pokládat vysokonapěťové trasy přes střechy budov (s výjimkou výroby, ve zvláštních případech), přes území dětských institucí, stadionů, kulturních, zábavních a obchodních podlaží.
Stožáry přenosového vedení
Podpěry - konstrukce ze dřeva, železobetonu, kovu nebo kompozitních materiálů zajišťující požadovanou vzdálenost vodičů a kabelů na ochranu před bleskem od zemského povrchu. Nejjednodušší varianta - dřevěné stojany, které se v posledním století velmi často používají při stavbě vedení vysokého napětí - se postupně vyřazují z provozu a nové se téměř neinstalují. Mezi hlavní prvky podpěr nadzemního elektrického vedení patří:
- nadační nadace
- stojany
- vzpěry
- strie.
Vzory jsou rozděleny na kotvu a střední. První sada na začátku a na konci řádku při změně směru trasy. Zvláštní třída kotevních podpěr je přechodná, používá se na křižovatkách vedení vysokého napětí s vodními tepnami, nadjezdy a podobnými předměty. Jedná se o nejmasivnější a nejvíce zatížené struktury. V obtížných případech může jejich výška dosáhnout až 300 metrů!
Pevnost a rozměry konstrukce mezilehlých podpěr, které se používají pouze pro přímé úseky kolejí, nejsou tak působivé. Podle účelu jsou rozděleny na transpoziční (používané ke změně umístění fázových vodičů), křížové, větvové, snížené a zvýšené. Od roku 1976 byly všechny podpory přísně sjednoceny, ale v současné době existuje proces přechodu od hromadného používání typických produktů. Snaží se každou stopu co nejvíce přizpůsobit podmínkám reliéfu, krajiny a klimatu.
Dráty pro vedení elektrického vedení
Hlavním požadavkem na dráty VLEP je vysoká mechanická pevnost. Jsou rozděleny do dvou tříd - neizolované a izolované. Mohou být vyrobeny ve formě vícevodičových a jednovodičových vodičů. Ten se skládá z jednoho měděného nebo ocelového jádra a používá se pouze pro stavbu nízkonapěťových tras.
Pletené dráty pro nadzemní elektrické vedení mohou být vyrobeny z oceli, slitiny na bázi hliníku nebo čistého kovu, mědi (ten se kvůli vysokým nákladům na dlouhých trasách prakticky nepoužívá). Nejběžnější vodiče jsou vyrobeny z hliníku (v označení je uvedeno písmeno „A“) nebo slitiny ocel-hliník (třída AC nebo ACS (zesílené)). Strukturálně se jedná o zkroucené ocelové dráty, přes které jsou navinuty hliníkové vodiče. Ocel, pro ochranu proti korozi, pozinkovaná.
Výběr sekce se provádí v souladu s přenášeným výkonem přípustného úbytku napětí, mechanickými charakteristikami. Standardní průřezy vodičů vyráběných v Rusku jsou 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120 a 240. Myšlenka minimálního průřezu vodičů použitých pro konstrukci venkovních vedení lze získat z níže uvedené tabulky.
| Materiál jádra | Čáry nad 1 kV, mm2 | Linky do 1 kV, mm2 | Větve na vstupy (délka do 10 m / nad 10 m), mm2 |
| Měď | 25 | 2,5 | |
| Ocel | 25 | 25 | 4/4 |
| Hliník | 356 | 16 | 6 / 10 |
Větve se provádějí častěji pomocí izolovaných vodičů (značky APR, AVT). Výrobky mají izolační povlak odolný vůči povětrnostním vlivům a ocelový nosný kabel. Vodiče v rozpětí jsou namontovány v oblastech, které nejsou vystaveny mechanickému namáhání. Jsou spojovány kompresí (s použitím vhodných zařízení a materiálů) nebo svařováním (s termitovými bloky nebo speciálním zařízením).
V posledních letech se samonosné izolované vodiče stále více používají při konstrukci venkovních vedení. Pro nízkonapěťová vysokonapěťová vedení průmysl vyrábí SIP-1, -2 a -4 a pro vedení 10-35 kV SIP-3.
Na trasách s napětím nad 330 kV, aby se předešlo koronovým výbojům, se praktikuje použití rozdělené fáze - jeden vodič velkého průřezu je nahrazen několika menšími, navzájem spojenými. S nárůstem jmenovitého napětí se jejich počet zvyšuje z 2 na 8.
Lineární zesílení
Kování VLEP zahrnuje traverzy, izolátory, svorky a zavěšení, obložení a výztuhy, upevňovací prvky (konzoly, svorky, hardware).
Hlavní funkcí traverzy je upevnění vodičů tak, aby byla zajištěna nezbytná vzdálenost mezi protilehlými fázemi. Výrobky jsou speciální kovové konstrukce vyrobené z rohů, pruhů, kolíků atd. S natřeným nebo pozinkovaným povrchem. Existují asi dvě desítky velikostí a typů traverz o hmotnosti od 10 do 50 kg (označené jako TM-1 ... TM22).
Izolátory se používají pro spolehlivé a bezpečné upevnění vodičů.Rozdělují se do skupin v závislosti na materiálu výroby (porcelán, tvrzené sklo, polymery), funkční účel (podpora, průchod, úvod) a způsoby připevnění k traverzům (kolík, tyč a přívěsek). Izolátory jsou vyráběny pod určitým napětím, které musí být uvedeno v alfanumerickém označení. Hlavní požadavky na tento typ armatur při instalaci nadzemního elektrického vedení jsou mechanická a elektrická pevnost, tepelná odolnost.
Pro snížení vibrací vedení a zabránění přerušení drátu se používají speciální tlumicí zařízení nebo tlumicí smyčky.
Technické specifikace a ochrana
Při navrhování a instalaci nadzemního elektrického vedení se berou v úvahu následující důležité vlastnosti:
- Délka mezilehlého rozpětí (vzdálenost mezi osami sousedních stojanů).
- Vzdálenost mezi fázovými vodiči a nejnižším je od povrchu země (rozměr čáry).
- Délka řetězce izolátorů podle jmenovitého napětí.
- Plná výška podpěr.
Z tabulky můžete získat představu o hlavních parametrech nadzemního elektrického vedení 10 kV a více.
| 10 kV | 35 kV | 110 kV | 220 kV | 330 kV | 500 kV | 750 kV | |
| Span, m | až 150 | 150- 200 | 170-250 | 250-350 | 300-400 | 350-450 | 350-540 |
| Mezifázová vzdálenost, m | 1,0 | 3,0 | 4,0 | 6,6 | 9 | 12 | 17,5 |
| Rozměr čáry, m | 6 | 6,5 | 7 | 7,5 | 7,6-8 | 15,5 | 23 |
| Věnec délka, m | - | 0,7-1,1 | 1,4-1,7 | 2,3-2,7 | 3,1-3,6 | 4,6-5,1 | 6,8-7,9 |
| Výška podpěry, m | 13-14 | 10-21 | 13-31 | 22-41 | 25-43 | 27-32 | 38-41 |
Aby se předešlo poškození nadzemních vedení a zabránilo nouzovým vypnutím během bouřky, je přes fázové dráty vypuštěna hromosvodová tyč z oceli nebo oceli a hliníku o průřezu 50-70 mm.2uzemněn na sloupech. Často je dutý a tento prostor se používá k uspořádání vysokofrekvenčních komunikačních kanálů.
Ochrana proti přepětí způsobenému úderem blesku je zajištěna pojistkou ventilu. V případě, že na drátech vznikne indukovaný bleskový impuls, dojde ke zhroucení jiskřiště, v důsledku čehož výboj proudí na nosič mající potenciál země bez poškození izolace. Odpor podpěry je snížen pomocí speciálních uzemňovacích zařízení.
Příprava a instalace
Technologický postup výstavby vedení vysokého napětí sestává z přípravných, stavebních a instalačních a spouštěcích prací. První zahrnuje nákup zařízení a materiálů, železobetonových a kovových konstrukcí, studium projektu, přípravu trasy a hlídky, vývoj PER (plán výroby elektrických prací).
Stavební práce zahrnují kopání jám, instalaci a montáž podpěr, distribuci výztužných a uzemňovacích souprav podél trasy. Přímá instalace nadzemního elektrického vedení začíná válcováním vodičů a kabelů, čímž se vytvoří spojení. Pak by měly být zvednuty na podpěry, nataženy, pozorovány šipkami prověšení (největší vzdálenost mezi drátem a přímkou spojující jeho připojovací body s podpěrami). Na závěr jsou vodiče a kabely na izolátorech svázané.
Kromě obecných bezpečnostních opatření práce na venkovních elektrických vedeních vyžadují dodržování následujících pravidel:
- Ukončení veškeré práce při blížící se bouřce.
- Zajištění ochrany personálu před účinky elektrického potenciálu indukovaného v drátech (zkrat a uzemnění).
- Zákaz noční práce (s výjimkou instalace křižovatek s nadjezdy, železnice), ledu, mlhy, s rychlostí větru vyšší než 15 m / s.
Před uvedením do provozu zkontrolujte rozměry průhybu a vedení, změřte pokles napětí v konektorech, odpor uzemňovacích zařízení.
Servis a opravy
Podle pracovních předpisů podléhají všechna nadzemní vedení nad 1 kV každých šest měsíců inspekci údržby, techniky a technického personálu - jednou ročně, na následující poruchy:
- házení cizích předmětů na dráty;
- přerušení nebo vyhoření jednotlivých fázových vodičů, porušení seřízení šipek prohloubení (nemělo by překročit konstrukci o více než 5%);
- poškození nebo překrytí izolátorů, strun, zastavovače;
- ničení podpor;
- porušení v bezpečnostní zóně (skladování cizích předmětů, nalezení nadměrného vybavení, zúžení šířky mýtiny v důsledku růstu stromů a keřů).
Mimořádné prohlídky trasy se provádějí při tvorbě ledu, při rozlití řek, přírodních a umělých požárech i po automatickém odstavení. Inspekce se vzestupem na podpěrách se provádějí podle potřeby (nejméně jednou za 6 let).
V případě narušení integrity části drátěných drátů (až 17% celkového průřezu) je poškozená oblast opravena použitím opravného pouzdra nebo obvazu. Dojde-li k velkému poškození, je vodič přeříznut a znovu připojen speciální svorkou.
Při současné opravě dýchacích cest se vyrovnávají drsné podpěry a vzpěry, kontroluje se těsnost všech závitových spojů, obnovuje se ochranný nátěr na kovových konstrukcích, číslování, značky a plakáty. Změřte odpor uzemňovacích zařízení.
Oprava venkovních elektrických vedení předpokládá provedení všech probíhajících oprav. Kromě toho se provádí úplné vytahování vodičů s měřením přechodového odporu spojek a provedením testů po opravě.
